EP0618705B1 - Noeud de commutation asynchrone distribuant dynamiquement des cellules vers des sorties constituant un groupe dit irrégulier - Google Patents

Noeud de commutation asynchrone distribuant dynamiquement des cellules vers des sorties constituant un groupe dit irrégulier Download PDF

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EP0618705B1
EP0618705B1 EP94400660A EP94400660A EP0618705B1 EP 0618705 B1 EP0618705 B1 EP 0618705B1 EP 94400660 A EP94400660 A EP 94400660A EP 94400660 A EP94400660 A EP 94400660A EP 0618705 B1 EP0618705 B1 EP 0618705B1
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EP
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outputs
cell
group
routing
regular
Prior art date
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EP94400660A
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EP0618705A1 (fr
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Michel Henrion
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Alcatel SA
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Publication date
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Application filed by Alcatel CIT SA, Alcatel SA filed Critical Alcatel CIT SA
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Publication of EP0618705B1 publication Critical patent/EP0618705B1/fr
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Definitions

  • the invention relates to an asynchronous switching node. regularly distributing cells to outlets constituting a group said to be irregular.
  • a switching node is usable in an asynchronous telecommunication system comprising at least two switching nodes connected by a group at least two transmission links.
  • Each knot of switching comprises an asynchronous switching network having inputs and outputs, and consisting of several elements of switching arranged in several stages between the inputs and the exits.
  • This known process has advantages: improvement of the efficiency of the links between the nodes and improvement of the reliability of communications on the links available in the group. But it raises a problem: For each cell, the node must be able to identify a group of outputs from this node which are connected to the group of transmission links to which is for this cell; then must select dynamically one of the outputs thus identified while ensuring statistically balanced group distribution on the ports of exit from each group, and transfer this cell to it.
  • the four value possibilities of the last two bits XX correspond to subgroups consist of four consecutive outputs, while the three other X bits replicate eight subgroups of four outputs, according to a regular distribution across all output addresses.
  • European patent application n ° 91-201915.5 filed on 22 July 1991 describes a node capable of dynamically distributing cells towards exits, constituting a regular group.
  • the node basically consists of a switching network which comprises several stages, each consisting of at least one element of commutation.
  • the outputs of the switching network are grouped into several regular groups, each group comprising at least one exit.
  • the switching network used is of the multi-route auto-routing: the path followed by a cell intended for a given output is not entirely decided upon entry into the network, but step by step in each floor, with several possible routes, for crossing the floors other than the first and last.
  • Internal routing data at the node is associated with each cell by means of translation placed at the entrance to the node.
  • the translation means deduce this data internal routing of external routing data: virtual circuit identity and virtual beam identity.
  • the internal routing data designates the entire group recipient of the cell. They therefore do not identify the exit particular which will ultimately be selected dynamically by the switching node to transfer the cell in question to the recipient group.
  • the switching network used is capable of performing a group routing.
  • Each switching element identifies a group of outings among its own outings, depending on internal auto-routing data associated with the cell.
  • the outputs thus identified are those that allow access to the output (or to the group of outputs) of the network, and therefore to the output (or to the output group) of the node, which constitutes the destination of this cell.
  • a group of outputs, a switching element, which allow access to an exit (or to an exit group) of the node is called routing group.
  • the switching element randomly selects a any output from the routing group outputs as well identified, and transfers the cell to the selected output.
  • the method of identifying the routing group in a switching element is as follows.
  • a cell that must be transferred to a given destination has in its data internal routing system, a so-called destination address.
  • the self-routing group address of a cell has three bit fields: 11, XXX, 11111. These three bit fields can for example correspond to the data successively used by the elements of switching of a 3-stage switching network.
  • a first stage switching element receives the cell and analyzes the first field of the label: the value "11" of the first field identifies an output (or a routing group), unique among four outputs (or routing groups) of this first stage switching element.
  • the cell is transferred at this exit or at one of the exits of the routing group.
  • the second switching element analyzes the second field: the value "XXX" of the second field simultaneously identifies all the eight outputs of this switching element.
  • the element of switching selects any of these outputs randomly, according to such a regular statistical distribution than possible, in the short term, because the network has a regular structure in this example.
  • the cell is transferred to the output selected.
  • the last switching element analyzes the third field: the value "11111" identifies a unique output among thirty two switching element outputs. This output is connected to a network exit.
  • the set of outputs of an element of second stage switching is evenly distributed across different switching elements belonging to the third stage. Therefore, the distribution achieved by elements of the second stage distributes successive cells, having the same group destination address 11 XXX 11111, to eight exits from the switching network having addresses linked by relation 1792 + k * 32. If the distribution is random in the short term, there has a regular distribution of cells to the eight outputs of the node belonging to the regular destination group.
  • switching elements such as that described without French patent application No. 2,659,819.
  • This element of switching is able to route cells over groups of outputs (routing groups), by statistically balancing the load between the outputs of a group of this switching element.
  • the selection is made either by means of a signal generator pseudo-random, either according to the respective contents of the queues for the outputs of the relevant switching element.
  • This known switching element therefore makes it possible to distribute regularly cells on a regular group of exits from the node.
  • it has the disadvantage of not allowing a distribution of cells only in case the output groups are regular. Irregular groups do not allow to use indifferent bit values, to identify outputs of a switching element.
  • the object of the invention is therefore to propose a knot switching enabling cell distribution, cell by cell, on the different bonds of a group of external links, even if this group is irregular.
  • the solution to achieve this goal must also remain compatible with the various conventional methods of routing a cell to a single bond.
  • Another object of the invention is to also allow cell distribution in the case of a point-to-multipoint transfer, each destination being an individual link or a group of links.
  • the node thus characterized makes it possible to carry out a distribution to any group of outputs, since everything output group can be broken down into several subgroups of regular outings. In an extreme case, a regular subgroup does not has only one output.
  • the distribution problem is then solved by combining a new type of stage, with stages of switching of known types for routing a cell to a given trip or to a given regular trip group.
  • the knot according to the invention can therefore be produced by means of elements already known. Only the first stage of the node, for translate external routing data into a label of internal routing, is modified: the label is selected among a set of labels which are predetermined so as to decompose the irregular group into regular subgroups, compatible with the routing capacities of the floors of switching that are used.
  • the node thus characterized makes it possible to decorrelate cells with the same destination but arriving on different entrances to the first floor, since the label selected is different depending on the entry.
  • This process is compatible with conventional processes routing, single journey or multi-route, because only is modified the step of converting routing data external in an internal routing label, upstream of switching stages.
  • the algorithm that a label internal routing is determined is also a function of time.
  • the node thus characterized temporally decorrelates the cells it receives. If the same entry receives much more cells than others, the node distributes these cells to them different group outings constituting the common destination of these cells, without favoring one of these outputs, thanks to the time decorrelation. Therefore this knot avoids overload one group output compared to the others, like this could be the case if the algorithm was based only on the row of the entry receiving the cells.
  • the algorithm output selection is a function of a variable consisting of the sum of the value of the rank of the entry and a time incremented by time units equal to the duration of a cell.
  • the value as well constituted is different for each of the inputs, at a time given; and it is different for successive cells arriving at the same entrance. This variable therefore allows a temporal decorrelation and spatial decorrelation simultaneously.
  • the algorithm of selection also depends on the bandwidth of regular subgroups constituting the group considered.
  • the node thus characterized avoids overloading the subgroups with lower bandwidth than others because it allows more frequent selection of subgroups having greater bandwidth.
  • the node according to the invention comprises switching stages implementing a single-route routing; and is characterized in that each of the predetermined internal routing labels identifies a regular subgroup with only one exit.
  • the knot thus characterized is particularly suitable in case the switching elements have possibilities strictly limited to single-route routing.
  • a node comprises at least one switching element implementing performs a single-route routing, and further includes, downstream, an additional floor with the capacity to distribute so random cells in a regular group of outputs, called cluster, each cluster consisting of outputs whose addresses have consecutive values; and is characterized in that at least one of the predetermined routing labels identifies a regular subgroup made up of several outings with consecutive addresses.
  • the knot thus characterized has the advantage of being particularly suitable for a case which is very frequent in practice, because often the groups of irregular exits are made up of output clusters whose addresses have values consecutive to inside each cluster. This is due to the fact that during a increased capacity of links between two nodes, links are not added one by one but are generally added by cluster, each cluster being connected to a group of outputs whose addresses have consecutive values.
  • this embodiment has the advantage of allow the use of switching elements having routing capacities limited to single-route routing, the top floor capacities only being increased by distribution capacity on a cluster of outlets.
  • the network thus characterized is particularly good adapted in the case where the output subgroups consist of outputs whose addresses are not consecutive but are linked by a mathematical relation. In practice this case is quite common, because it occurs whenever a group has been duplicated a certain number of times, to double each time its capacity, and while the original addresses were not necessarily consecutive.
  • the embodiment thus characterized makes it possible to broadcast a cell to isolated outputs, or groups regular, or irregular groups, using elements of switching of known types, having the capacity of diffusion.
  • the first stage of the node is modified, to select a among a plurality of predetermined sub-trees, each subtree being predetermined so as to route, for each destination a copy of a cell to one of the subgroups regular constituting the irregular group which is this destination.
  • the node ND represented in FIG. 1 connects N inputs I1, ..., Ij, ..., IN to N 'outputs connected to links grouped into any groups: LG1, ........, LGk. Each group can be broken down into a number of subgroups regular, a regular subgroup possibly being consisting of a single outlet.
  • LG1 a cell is intended for a single group of outputs: LG1 by example.
  • This cell is routed in the ND node in function internal routing information contained in a label internal routing which is associated with the cell when it enters the knot.
  • This internal routing information is inferred from external routing information which may be implicit (rank of cell in time multiplexing) or explicit (virtual circuit or beam identifier virtual).
  • External routing data designating a communication should be converted to a label internal routing by means of a translation, since the fact the fact that the group is irregular prevents us from fully determining this output address by a calculation.
  • This translation can be made: either in a single step, in a first stage of the node, before entering a first stage of switching elements; either in several stages, in the different stages of elements of switching; either by combining these two processes.
  • a switching node according to the invention comprises a first stage which selects, predetermined labels, a label identifying a subgroup regular exit from the node, possibly including only one output, according to an algorithm which is a function of the rank of the input receiving the cell in question, and preferably which is also depends on when this cell is received.
  • any cell that is intended for one of the groups of LG1, ..., LGk links can be sent on any of the outputs OP1, ..., OPN connected to one of the links in this group.
  • This breakdown of the LG1 group is well suited for a switching network with the ability to route to a output subgroup with addresses linked by a relation mathematical, or having only the capacity of routing towards a subgroup of outputs with consecutive addresses, but not not suitable if the SN network only has routing capacity single-route, that is to say to a single exit. In such a case, the LG1 group must be broken down into regular subgroups each one output.
  • Figures 2, 3, 4, 5, 6 illustrate four examples of distribution of a cell to an exit from an irregular group of outputs, according to the capacities of the switching network SN.
  • the first stage of the ND node, consisting of translation devices, is not shown. It provides, for each cell, data different internal routing in the four cases shown.
  • connection network SN is referenced SN1, SN2, SN3, SN4, because it does not have the same capabilities.
  • it comprises three stages S1, S2, S3 presenting a topology regular.
  • Only the example shown in Figure 4 includes a additional stage S4 allowing the random distribution of cells on an output cluster.
  • Floor S1 consists of 8 entry planes PI1 to PI8 each comprising 8 elementary switches S11, ..., S18.
  • the floors S2 and S3 are located on eight exit planes PO1, ..., PO8 which each carry 16 elementary switches, namely 8 elementary switches S21, ..., S28 for stage S2, and 8 elementary switches S31, ..., S38 for stage S3.
  • Each basic switch has 32 inputs and 32 outputs.
  • the 32 outputs of each elementary switch of stages S1 and S2 are organized in 8 groups OL1, ..., OL8 of four outputs, each group being connected to a bundle of four internal links at connection network.
  • each switch elementary level S2 and S3 are organized into eight groups of four entrances.
  • the node has an SN1 connection network which only has the possibility single-route routing.
  • a cell is routed along a path which is fully determined once a label internal routing is associated with this cell.
  • the exit recipient is therefore also determined at the same time.
  • a group of exits, regular or irregular is broken down at the entry of the node into subgroups comprising only one only exit.
  • the translation device selects a label among labels consisting respectively of addresses outputs constituting this group.
  • the internal routing label consisting of a output address, OPA, then comprises several sets of bits, each set identifying an output of an elementary switch through which the cell must pass. So for this network of three-stage SN1 connection, an OPA address of an output of the SN connection network, consists of three sets of bits.
  • Figure 2 shows in strong lines the transmission a cell from the IP1 input of the SN network to a single output OP2048 of network SN1.
  • a first set of label bits has three bits identifying one of the eight OL1 outputs, ..., OL8 of switch S11 of plan PI1 of the first stage.
  • a second set comprising three bits identifies one of the eight outputs OL1, ..., OL8 of the elementary switch S21 of the plane PO8.
  • a third set comprising five bits identifies one of the 32 outputs OP2017, ..., OP2048 of the elementary switch S38 of the plan PO8.
  • the OPA output address therefore has a total of 11 bits, which define a route to one of the 2048 outputs of the connection network SN1.
  • the address of OPA output is 111, 111, 11111, to route a cell by: the OL8 output of the elementary switch S11 of stage S1; Then OL8 output of the elementary switch S21 in stage S2, of the plan PO8; and finally the 32nd output of switch S38 of stage S3 in the PO8 plane; this output constituting the OP2048 output of the SN network.
  • the node has an SN2 connection network with the capacity single-route routing, increased distribution capacity on an output cluster.
  • a group of outputs is broken down into regular subgroups which are all clusters, for be able to take advantage of the capabilities of the SN2 network.
  • a cluster can possibly only have one output.
  • the circuit of translation translates the virtual circuit or beam identity virtual to an output cluster address, OPCA.
  • this example of realization SN2 comprises an additional stage S4 which comprises, in each switching plane PO1, ..., PO8, elements of switching, S41, ..., S48, of known type, to make a selection random inside this cluster.
  • the characteristics of the switching elements S41, ..., S48 limit at 32 the number of outputs per cluster.
  • the switching elements S41, ..., S48 can consist, for example, of a file common queue to 32 outputs and an output server that reads successively the cells waiting in the queue and the randomly distributes over 32 outputs.
  • the OPCA label allows switches S11, S21, S31 to route a cell along a single path up to a single output of switching element S31 from the plane PO8. Then the switching element S48 of the plane PO8 performs the random selection of an output among the sixteen OP1800 outputs, .., OP1815, constituting the cluster designated by OPCA.
  • the node has an SN3 network, with the possibility of routing multipath to a regular exit group, not necessarily consisting of outputs with consecutive addresses.
  • the same regular group can include a number of outings that can range up to the total number (2048) of outputs from node SN3.
  • Each group irregular can therefore be broken down into several subgroups regular, without limitation of the number of outings in each subgroup.
  • the translation circuit translates a virtual circuit and virtual beam identifier in a label consisting of a regular subgroup address, OPSGA, selected from two labels, because this irregular group can be broken down into 2 regular subgroups, SGA and SGB. These subgroups are not clusters because the outputs do not have consecutive addresses.
  • the OPSA label denotes SGB and allows the elementary switches S21, and S31, ..., S38 of the PO8 plan to randomly select an output from all outputs of the SGB subgroup.
  • addresses are of the form 1761 + K * 32
  • the random selection in the elementary switches S21 and S31, ..., S38 of PO8 transfers the cell to the OP1824 output of the SGB subgroup.
  • Others paths leading to unselected group outings are shown in strong dotted lines.
  • the node according to the invention is compatible with the broadcasting of a cell to several constituted destinations possibly irregular groups of outings.
  • each translation circuit selects a internal self-routing label which consists of the identity of a dissemination tree allowing routing, for each destination, a copy of this cell to a regular subgroup of the irregular group constituting this destination.
  • the case where the destination is a single exit and the case where the destination is a single group of regular outings are special cases which are easily deduced from the case general where the destinations are made up of several groups irregular.
  • at least one element of switching network switching must be able to broadcast a cell according to the distribution tree identified by the label internal routing. Such a switching element identifies at least one output among the outputs of this element, in function of the dissemination tree identified by the label internal routing associated with the cell; and it issues a copy of this cell on each of the outputs as well identified.
  • Figures 5 and 6 show the same diagram block diagram as in Figure 2, but the switching elements are all able to carry out a routing with diffusion.
  • the Figures 5 and 6 illustrate its operation in the case of broadcasting from one cell to three destinations which are three output groups LG1, LG2, LG3. On each of these figures a diffusion tree is shown in strong lines.
  • a cell is applied to the IP1 entry with a routing label internal constituted by the identity A1 of a distribution tree for routing: a first copy of this cell to a regular SG1a subgroup of the irregular exit group LG1, a second copy of this cell to the subgroup regular SG2c from the irregular group LG2, and a third copy from this cell to a regular SG3b subgroup of the group irregular LG3.
  • the creation of the three copies of the cell is realized in the switching element S11 of the plane PI1 of the first switching stage S1. These three copies are issued out of three outputs of this switching element S11 allowing access respectively to subgroups SG1a, SG2c, SG3b.
  • the first copy goes through the elements of switching S21 and S31 of the plane PO1.
  • S31 switching element distributes within the SG1a sub-group. he therefore randomly chooses an output from the outputs of the SG1a subgroup and reissue the first copy on this output.
  • Other options for selection by the switching element S31 are shown in dotted lines in the figure.
  • An exit is selected within the SG2c subgroup, and an output is selected within the SG3b subgroup, analogously by switching elements which are not shown on the figure.
  • Figure 6 illustrates the operation of the same node when a cell is applied to the same input I1 with a internal routing label consisting of the A2 identity of a another distribution tree allowing three copies to be sent from this cell respectively to a regular subgroup SG1c of the irregular group LG1, a regular subgroup SG2b of the group irregular LG2, and a regular subgroup SG3c of the group irregular LG3.
  • the three copies of the cell are still created in the switching element S11 of the plan PI1 but they follow different paths compared to the example previous.
  • the first copy is issued on an output of the regular subgroup SG1c which is chosen randomly by the switch S38 of plane PO1.
  • the second copy is issued on an output among the outputs of the regular subgroup SG2b by a switching element which is not shown.
  • the third copy is issued on a randomly selected output, by the switching element S38 of the plane P08, among the outputs of the regular subgroup SG3c.
  • the number of diffusion trees A1, A2, ... which are predetermined to broadcast a cell from the IP1 input to the three groups LG1, LG2, LG3, is equal to the number of combinations of three subgroups, achievable by taking one subgroup from each LG1, LG2, LG3 groups.
  • a switching network with the capacity multi-route auto-routing with group routing and diffusion is described for example in the European patent application n ° 91-101915.5
  • the M2j memory is addressed at the same time by the value LGi and by a value t supplied by a clock H1.
  • the H1 clock provides a sequence of values, at a rhythm corresponding to the rhythm of reception of the cells on each input I1 ... IN, and with a modulo T which, for example, equals 128 times the duration of a cell.
  • An MX1 multiplexer collects the OPA value provided by all of the columns. This OPA value constitutes the OPA internal routing label which is supplied to the input IPj of the network SN, at the same time as the cell considered.
  • FIG. 8 represents a second example Tj 'of translation device for determining a label internal routing, without explicit address determination LGi of the destination group of outputs of the cell considered. he no longer has memories M1 for determining the address LGi, but it includes a memory M3j addressed simultaneously by the value of the VCI-VPI identities and by the t value provided by a clock H2 analogous to clock H1 described above.
  • a multiplexer MX2 collects the OPA value provided by all the columns of M3j memory. This OPA value constitutes the value of the label internal routing, OPA, which is provided at the IPj input of the SN connection network.
  • the table below represents the content of the different memories M21, ..., M2N, or M31, ..., M3N, by limiting itself to a single line corresponding to a given group which has only three outputs: L1, L2 , L3; the modulo T of the clock is equal to 128 times the duration of a cell; and the number N of connections of the connection network SN is equal to 16.
  • the number of exits in the LGi group is not a sub-multiple of 128, the outputs do not appear all with the same number of times in this table. In other words, the distribution of cells is not absolutely regular between the three outputs. However the differences are minimal since each exit only appears once more, at worst, that the other outputs, for the whole of this table.
  • the identities of outputs L1, L2, L3 are distributed, too regularly as possible, in the table by incrementing the index i of the output Li for each incrementation of one unit of time, filling the lines successively.
  • the modulo T is not a multiple of the number, 3, of the outputs constituting the group, there is a shift in exit identities for each increment of a unit of rank j of the input Ij having received the cell considered.
  • This offset as a function of the time of reception of a cell and according to the rank having received this cell, is sufficient to ensure a temporal decorrelation and a spatial decorrelation of cells.
  • the following table represents the content of a single line of memories M21, ..., M2N or M31, ..., M3N, limited to a given group, which has 259 outputs: L1, ..., L259.
  • the modulo T of the clock is equal to 128 times the duration of a cell.
  • the number of outings in the group is greater than the number of time units counted by the clock, by therefore during T clock periods certain outputs belonging to the group are never used for cells arriving at an entry with a given rank value j.
  • the following table gives the content of the lines of memories M21, ..., M2N corresponding to the group L1, ..., L259, when this example of algorithm is used.
  • Examples of output selection algorithm described above increment the output address of a unit for each unit of time elapsed and for each unit of the rank of the entry considered.
  • the time variable t can be replaced by a random number any dynamically changing ensuring that the different values of this random number have the same statistical probability.
  • routing label internal is selected from predetermined labels including some identify a regular subgroup comprising several outputs, with consecutive addresses or not.
  • the devices translation shown in Figures 7 and 8 are identical, only changes the meaning of the content of memories M2j and M3j.
  • the address of a single outlet, OPA is replaced by an address common to several outputs. This address is noted OPCA if these outputs have consecutive addresses, and OPSGA if they are addresses linked by another mathematical relation.
  • a tree identity can be stored in place of an exit address Takeover bid.
  • This weighting can consist of storing in stores a list of output addresses, or addresses of subgroups, or tree identities, in which some of them are duplicated several times to multiply their chances of being selected. Those with bandwidth appear only once in the list. Those who have a bandwidth equal to twice the minimum bandwidth appear twice in the list, etc ...

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Description

L'invention concerne un noeud de commutation asynchrone distribuant régulièrement des cellules vers des sorties constituant un groupe dit irrégulier. Un tel noeud de commutation est utilisable dans un système de télécommunication asynchrone comportant au moins deux noeuds de commutation reliés par un groupe d'au moins deux liaisons de transmission. Chaque noeud de commutation comporte un réseau de commutation asynchrone ayant des entrées et des sorties, et constitué de plusieurs éléments de commutation disposés en plusieurs étages entre les entrées et les sorties.
Il est souhaitable de transférer des cellules d'un noeud à l'autre en les distribuant régulièrement sur les différentes liaisons de transmission constituant un groupe, la sélection d'une liaison étant réalisée cellule par cellule de telle façon que toutes les liaisons reçoivent statistiquement un nombre de cellules aussi égal que possible, à court terme, dans l'hypothèse où ces liaisons ont le même débit maximal.
Ce procédé connu a des avantages : amélioration de l'efficacité des liaisons entre les noeuds et amélioration de la fiabilité des communications sur les liaisons disponibles dans le groupe . Mais il soulève un problème : Pour chaque cellule, le noeud doit être capable d'identifier un groupe de sorties de ce noeud qui sont reliées au groupe de liaisons de transmission auquel est destinée cette cellule; puis doit sélectionner dynamiquement l'une des sorties ainsi identifiées tout en assurant une distribution de groupe statistiquement équilibrée sur les ports de sortie de chaque groupe, et y transférer cette cellule.
Il est nécessaire de distinguer deux cas :
  • soit chaque groupe de sorties est régulier, c'est-à-dire est constitué de sorties dont les adresses sont liées par une relation mathématique;
  • soit certains groupes sont irréguliers, c'est-à-dire sont constitués de sorties dont les adresses ne peuvent pas
être liées par une relation mathématique.
Par exemple, les adresses des sorties constituant un groupe régulier sont de la forme : ABXDEFXXIJXX, où A, B, D, E, F, I, J sont des valeurs binaires fixées définissant l'adresse du groupe, et où X est un symbole qui représente une valeur binaire indifférente. Cette adresse identifie un groupe régulier de 32 sorties ayant respectivement les adresses suivantes :
  • AB0DEF00IJ00
  • AB0DEF00IJ01
  • AB0DEF00IJ10
  • AB0DEF00IJ11
  • AB0DEF01IJ00
  • AB0DEF01IJ01
  • AB0DEF01IJ10
  • AB0DEF01IJ11
  • AB0DEF10IJ00
  • AB0DEF10IJ01
  • AB0DEF10IJ10
  • AB0DEF10IJ11
  • ............
  • AB1DEF11IJ11
    • Dans l'exemple ci-dessus, les quatre possibilités de valeur des deux derniers bits XX correspondent à des sous-groupes constitués de quatre sorties consécutives, alors que les trois autres bits X répliquent huit fois ces sous-groupes de quatre sorties, selon une distribution régulière dans l'ensemble des adresses de sortie.
    La demande de brevet européen n° 91-201915.5 déposée le 22 juillet 1991, décrit un noeud capable de distribuer dynamiquement des cellules vers des sorties, constituant un groupe régulier. Le noeud est constitué essentiellement d'un réseau de commutation qui comporte plusieurs étages constitués chacun d'au moins un élément de commutation. Les sorties du réseau de commutation sont regroupées en plusieurs groupes réguliers, chaque groupe comprenant au moins une sortie.
    Le réseau de commutation utilisé est du type à auto-acheminement multitrajet : le trajet suivi par une cellule ayant pour destination une sortie donnée n'est pas entièrement décidé dès son entrée dans le réseau, mais pas à pas dans chaque étage, avec plusieurs possibilités de trajet, pour la traversée des étages autres que le premier et le dernier.
    Des données d'auto-acheminement internes au noeud sont associées à chaque cellule par des moyens de traduction placés à l'entrée du noeud. Les moyens de traduction déduisent ces données d'acheminement internes des données d'acheminement externes : identité de circuit virtuel et identité de faisceau virtuel. Dans le cas où une cellule est destinée à un groupe de sorties, les données d'acheminement internes désignent l'ensemble du groupe destinataire de la cellule. Elles n'identifient donc pas la sortie particulière qui sera finalement sélectionnée dynamiquement par le noeud de commutation pour transférer la cellule considérée au groupe destinataire.
    Le réseau de commutation utilisé est capable de réaliser un acheminement de groupe. Chaque élément de commutation identifie un groupe de sorties parmi ses propres sorties, en fonction des données d'auto-acheminement interne associées à la cellule. Les sorties ainsi identifiées sont celles qui permettent d'accèder à la sortie (ou au groupe de sorties) du réseau, et donc à la sortie (ou au groupe de sorties) du noeud, qui constitue la destination de cette cellule. Un groupe de sorties, d'un élément de commutation, qui permettent d'accèder à une sortie (ou à un groupe de sortie) du noeud est appelé groupe d'acheminement.
    Puis l'élément de commutation sélectionne aléatoirement une sortie quelconque parmi les sorties du groupe d'acheminement ainsi identifié, et transfère la cellule à la sortie sélectionnée.
    Le procédé d'identification du groupe d'acheminement dans un élément de commutation est le suivant. Une cellule qui doit être transférée à une destination donnée possède, dans ses données d'auto-d'acheminement interne, une adresse dite de destination. Par exemple, considérons une cellule à transférer d'une entrée du noeud vers une sortie quelconque appartenant à un groupe de huits sorties du noeud, dont les adresses sont données par la relation mathématique 1792+k*32, où k = 1, 2, 3...., 8, et où "*" est le signe de multiplication. L'adresse de groupe d'auto-acheminement d'une cellule comprend trois champs de bits : 11, XXX, 11111. Ces trois champs de bits peuvent par exemple correspondre aux données d'acheminement successivement utilisées par les éléments de commutation d'un réseau de commutation à 3 étages.
    Un élément de commutation du premier étage reçoit la cellule et analyse le premier champ de l'étiquette : la valeur "11" du premier champ identifie une sortie (ou un groupe d'acheminement), unique parmi quatre sorties (ou groupes d'acheminement) de cet élément de commutation du premier étage. La cellule est transférée à cette sortie ou à l'une des sorties du groupe d'acheminement.
    Le deuxième élément de commutation analyse le deuxième champ : la valeur "XXX" du deuxième champ identifie simultanément toutes les huit sorties de cet élément de commutation. L'élément de commutation sélectionne l'une quelconque de ces sorties aléatoirement, selon une répartition statistique aussi régulière que posible, à court terme, car le réseau a une structure régulière dans cet exemple. La cellule est transférée à la sortie sélectionnée.
    Le dernier élément de commutation analyse le troisième champ : la valeur "11111" identifie une sortie unique parmi trente deux sorties de l'élément de commutation. Cette sortie est reliée à une sortie du réseau. L'ensemble des sorties d'un élément de commutation du deuxième étage est réparti uniformément vers les différents éléments de commutation appartenant au troisième étage. Par conséquent, la distribution réalisée par les éléments du deuxième étage répartit les cellules successives, ayant la même adresse 11 XXX 11111 de destination de groupe, vers huit sorties du réseau de commutation ayant des adresses liées par la relation 1792 + k * 32. Si la distribution est aléatoire à court terme, il y a bien une distribution régulière des cellules vers les huits sorties du noeud appartenant au groupe régulier de destination.
    Pour réaliser un tel réseau de commutation il est possible d'utiliser des éléments de commutation tels que celui décrit sans la demande de brevet français n° 2.659.819. Cet élément de commutation est capable d'acheminer des cellules sur des groupes de sorties (groupes d'acheminement), en équilibrant statistiquement la charge entre les sorties d'un groupe de cet élément de commutation. La sélection est faite soit au moyen d'un générateur de signal pseudo-aléatoire, soit en fonction des contenus respectifs des files d'attente des sorties de l'élément de commutation considéré.
    Cet élément de commutation connu permet donc de distribuer régulièrement des cellules sur un groupe régulier de sorties du noeud. Il a cependant pour inconvénient de ne permettre une distribution de cellules que dans le cas où les groupes de sorties sont réguliers. Des groupes irréguliers ne permettent pas d'utiliser des valeurs de bit indifférentes, pour identifier des sorties d'un élément de commutation.
    Le but de l'invention est donc de proposer un noeud de commutation permettant de réaliser une distribution des cellules, cellule par cellule, sur les différentes liaisons d'un groupe de liaisons externes, même dans le cas où ce groupe est irrégulier. La solution pour atteindre ce but, doit en outre rester compatible avec les différents procédés classiques d'acheminement d'une cellule vers une liaison simple. Un autre but de l'invention est de permettre aussi une distribution des cellules dans le cas d'un transfert de point à multipoints, chacune des destinations étant une liaison individuelle ou un groupe de liaisons.
    Une solution triviale consisterait à utiliser successivement deux fois le réseau de commutation d'un noeud, pour chaque cellule :
    • une première fois pour transférer cette cellule à partir de premières entrées vers des premières sorties du noeud; un groupe de liaisons régulier reliant les premières sorties du noeud à un dispositif répartiteur, répartissant les cellules aléatoirerement sur ces liaisons, puis les restituant à des secondes entrées de ce même noeud;
    • une seconde fois pour transférer la cellule des secondes entrées vers des secondes sorties du noeud, afin d'émettre la cellule sur une liaison du groupe de liaisons irrégulier, qui constitue la destination de cette cellule.
    Une telle solution nécessite donc de doubler la capacité du réseau de commutation et par conséquent n'est pas utilisable pratiquement, sauf pour un tout petit réseau.
    L'objet de l'invention est un noeud de commutation asynchrone distribuant dynamiquement des cellules vers des sorties constituant un groupe dit irrégulier, les adresses des sorties d'un groupe irrégulier n'étant pas liées par une relation mathématique; comportant :
    • un étage d'entrée recevant des cellules sur une pluralité d'entrées et recevant pour chaque cellule une information d'acheminement externe, ce premier étage associant à chaque cellule une étiquette d'acheminement interne qui est fonction de l'information d'acheminement externe;
    • et plusieurs étages de commutation, chaque étage comportant au moins un élément de commutation; chaque élément de commutation comportant des moyens pour transférer une cellule reçue sur l'une de ses entrées vers au moins une de ses sorties, en fonction de l'étiquette d'acheminement interne associée à cette cellule;
      caractérisé en ce que l'étage d'entrée comporte des moyens pour sélectionner, pour chaque cellule destinée à un groupe irrégulier de sorties, une étiquette d'acheminement interne parmi des étiquettes d'acheminement internes prédéterminées identifiant respectivement des sous-groupes de sorties dit réguliers, dont la réunion constitue ce groupe irrégulier, chaque sous-groupe régulier comportant une sortie unique ou une pluralité de sorties dont les adresses sont liées par une relation mathématique;
      et en ce que les moyens pour sélectionner une étiquette la sélectionnent selon un algorithme qui est fonction du rang de l'entrée recevant ladite cellule.
    Le noeud ainsi caractérisé permet de réaliser une distribution vers un groupe de sorties quelconque, puisque tout groupe de sorties peut être décomposé en plusieurs sous-groupes de sorties réguliers. Dans un cas extrême, un sous-groupe régulier ne comporte qu'une seule sortie. Le problème de distribution est alors résolu en combinant un étage de type nouveau, avec des étages de commutation de types connus permettant d'acheminer une cellule vers une sortie donnée ou vers un groupe de sorties régulier donné. Le noeud selon l'invention peut donc être réalisé au moyen d'éléments de commutation déjà connus. Seul le premier étage du noeud, pour traduire des données d'acheminement externe en une étiquette d'acheminement interne, est modifié : l'étiquette est sélectionnée parmi un ensemble d'étiquettes qui sont prédéterminées de façon à décomposer le groupe irrégulier en sous-groupes réguliers, compatibles avec les capacités d'acheminement des étages de commutation qui sont utilisés.
    Le noeud ainsi caractérisé permet de décorréler des cellules ayant la même destination mais qui arrivent sur différentes entrées du premier étage, puisque l'étiquette sélectionnée est différente selon l'entrée.
    Ce procédé est compatible avec les procédés classiques d'acheminement, à trajet unique ou multitrajet, car seule est modifiée l'étape consistant à convertir des données d'acheminement externe en une étiquette d'acheminement interne, en amont des étages de commutation.
    Selon une autre caractéristique, afin d'effectuer une sélection dynamique et variable du sous-groupe régulier ou de la sortie dans le groupe, l'algorithme selon lequel une étiquette d'acheminement interne est déterminée, est en outre fonction du temps. Le noeud ainsi caractérisé décorrèle temporellement les cellules qu'il reçoit. Si une même entrée reçoit beaucoup plus de cellules que les autres, le noeud distribue ces cellules vers les différentes sorties du groupe constituant la destination commune de ces cellules, sans privilégier l'une de ces sorties, grâce à la décorrélation temporelle. Par conséquent ce noeud évite de surcharger une sortie du groupe par rapport aux autres, comme cela pourrait être le cas si l'algorithme était fonction uniquement du rang de l'entrée recevant les cellules.
    Selon un mode de réalisation préférentiel, l'algorithme de sélection de sortie est fonction d'une variable constituée de la somme de la valeur du rang de l'entrée et d'un temps incrémenté par unités de temps égales à la durée d'une cellule. La valeur ainsi constituée est différente pour chacune des entrées, à un instant donné; et elle est différente pour des cellules successives arrivant sur une même entrée. Cette variable permet donc bien une décorrélation temporelle et une décorrélation spatiale simultanément.
    Selon une autre caractéristique l'algorithme de sélection est fonction en outre de la bande passante des sous-groupes réguliers constituant le groupe considéré.
    Le noeud ainsi caractérisé évite de surcharger les sous-groupes ayant une bande passante plus faible que d'autres, car il permet de sélectionner plus fréquemment les sous-groupes ayant une plus grande bande passante.
    Différents modes de réalisation du noeud selon l'invention sont possibles, selon les possibilités d'acheminement des éléments de commutation. La décomposition des groupes de sorties en sous-groupes réguliers est faite en fonction de ces possibilités.
    Selon un premier mode de réalisation, le noeud selon l'invention comporte des étages de commutation mettant en oeuvre un acheminement monotrajet; et est caractérisé en ce que chacune des étiquettes d'acheminement internes prédéterminées identifie un sous-groupe régulier ne comportant qu'une seule sortie.
    Le noeud ainsi caractérisé est particulièrement adapté au cas où les éléments de commutation ont des possibilités d'acheminement strictement limitées à l'acheminement monotrajet.
    Selon un deuxième mode de réalisation, un noeud selon l'invention comporte au moins un élément de commutation mettant en oeuvre un acheminement monotrajet, et comporte en outre, en aval, un étage supplémentaire ayant la capacité de distribuer de manière aléatoire des cellules dans un groupe de sorties régulier, appelé grappe, chaque grappe étant constituée de sorties dont les adresses ont des valeurs consécutives; et est caractérisé en ce qu'au moins une des étiquettes d'acheminement prédéterminées identifie un sous-groupe régulier constitué de plusieurs sorties ayant des adresses consécutives.
    Le noeud ainsi caractérisé présente l'avantage d'être particulièrement adapté à un cas qui est très fréquent en pratique, car souvent les groupes de sorties irréguliers sont constitués de grappes de sorties dont les adresses ont des valeurs consécutives à l'intérieur de chaque grappe. Cela tient au fait que lors d'une augmentation des capacités des liaisons entre deux noeuds, les liaisons ne sont pas rajoutées une par une mais sont généralement rajoutées par grappe, chaque grappe étant raccordée à un groupe de sorties dont les adresses ont des valeurs consécutives.
    D'autre part, ce mode de réalisation a l'avantage de permettre l'utilisation d'éléments de commutation ayant des capacités d'acheminement limitées à l'acheminement monotrajet, les capacités du dernier étage seulement étant augmentées de la capacité de distribution sur une grappe de sorties.
    Selon un troisième mode de réalisation, le noeud selon l'invention comporte au moins un élément de commutation mettant en oeuvre un acheminement multitrajet, c'est-à-dire comportant :
    • des moyens pour identifier un groupe de sorties (groupe d'acheminement) parmi les sorties de cet élément, permettant d'accéder par différents trajets à l'une des sorties d'un sous-groupe régulier identifié par l'étiquette d'acheminement interne;
    • des moyens pour sélectionner une sortie quelconque quelconque parmi le groupe de sorties identifié;
      et est caractérisé en ce qu'au moins une des étiquettes d'acheminement interne prédéterminées identifie un sous-groupe régulier comportant plusieurs sorties.
    Le réseau ainsi caractérisé est particulièrement bien adapté dans le cas où les sous-groupes de sortie sont constitués de sorties dont les adresses ne sont pas consécutives mais sont liées par une relation mathématique. En pratique ce cas est assez fréquent, parce qu'il se rencontre chaque fois qu'un groupe a été dupliqué un certain nombre de fois, pour doubler à chaque fois sa capacité, et alors que les adresses d'origine n'étaient pas forcément consécutives.
    Selon un quatrième mode de réalisation, pour diffuser plusieurs exemplaires d'une cellule respectivement vers plusieurs destinations pouvant être chacune un groupe irrégulier, un noeud selon l'invention comporte au moins un élément de commutation capable de diffuser plusieurs exemplaires d'une cellule respectivement vers plusieurs destinations qui sont des groupes réguliers de sorties selon un arbre de diffusion prédéterminé, cet élément comportant :
    • des moyens pour identifier au moins une sortie parmi chaque groupe de sorties de cet élément, identifiée en fonction d'un numéro d'arbre de diffusion situé dans l'étiquette d'acheminement interne de cette cellule;
    • des moyens pour émettre un exemplaire de cette cellule sur chacune des sorties ainsi sélectionnées;
      et est caractérisé en ce qu'au moins une des étiquettes d'acheminement interne prédéterminées identifie un arbre de diffusion permettant d'acheminer un exemplaire d'une cellule vers un sous-groupe régulier de chacun des groupes irréguliers constituant les destinations de cette cellule.
    Le mode de réalisation ainsi caractérisée permet de diffuser une cellule vers des sorties isolées, ou des groupes réguliers, ou des groupes irréguliers, au moyen d'éléments de commutation de types connus, ayant la capacité de diffusion. Seul est modifié le premier étage du noeud, pour sélectionner un sous-arbre parmi une pluralité de sous-arbres prédéterminés, chaque sous-arbre étant prédéterminé de façon à acheminer, pour chaque destination un exemplaire d'une cellule vers l'un des sous-groupes réguliers constituant le groupe irrégulier qui est cette destination.
    L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaítront à l'aide de la description ci-dessous et des figures l'accompagnant :
    • la figure 1 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un noeud de commutation, selon l'invention;
    • la figure 2 représente le schéma synoptique d'un premier exemple de réalisation des étages de commutation de cet exemple de réalisation, et illustre leur fonctionnement dans le cas où ces étages de commutation ont seulement la possibilité d'acheminement monotrajet;
    • la figure 3 représente le schéma synoptique d'un deuxième exemple de réalisation de ces étages de commutation, et illustre leur fonctionnement dans le cas de la distribution d'une cellule vers un groupe irrégulier de sorties, constitué de plusieurs grappes de sorties ayant des adresses consécutives;
    • la figure 4 représente le schéma synoptique d'un troisième exemple de réalisation de ces étages de commutation ayant la possibilité d'acheminement multitrajet, et illustre leur fonctionnement dans le cas de la distribution d'une cellule vers un groupe irrégulier constitué de plusieurs sous-groupes réguliers de sorties ayant des adresses non consécutives mais reliées par une relation mathématique;
    • les figures 5 et 6 représentent le schéma synoptique d'un quatrième exemple de réalisation de ces étages de commutation et illustrent leur fonctionnement dans le cas de la diffusion d'une cellule vers trois destinations qui sont trois groupes irréguliers de sortie;
    • les figures 7 et 8 représentent respectivement les schémas synoptiques de deux circuits de traduction pour sélectionner une étiquette d'acheminement interne à partir d'identités de circuit virtuel et de faisceau virtuel.
    Le noeud ND représenté sur la figure 1 raccorde N entrées I1, ..., Ij, ..., IN à N' sorties reliées à des liaisons regroupées en groupes quelconques : LG1, ........, LGk. Chaque groupe peut être décomposé en un certain nombre de sous-groupes réguliers, un sous-groupe régulier pouvant éventuellement être constitué d'une seule sortie. Considérons tout d'abord le cas où une cellule est destinée à un seul groupe de sorties : LG1 par exemple. Cette cellule est acheminée dans le noeud ND en fonction d'informations d'acheminement interne contenues dans une étiquette d'acheminement interne qui est associée à la cellule lorsqu'elle entre dans le noeud. Ces informations d'acheminement interne sont déduites d'informations d'acheminement externe qui peuvent être implicites (rang de la cellule dans un multiplexage temporel) ou explicites (identificateur de circuit virtuel ou de faisceau virtuel).
    Les données d'acheminement externes désignant une communication doivent être converties en une étiquette d'acheminement interne au moyen d'une traduction, puisque le fait que le groupe soit irrégulier empêche de déterminer entièrement cette adresse de sortie par un calcul. Cette traduction peut être faite : soit en une seule étape, dans un premier étage du noeud, avant l'entrée dans un premier étage d'éléments de commutation; soit en plusieurs étapes, dans les différents étages d'éléments de commutation; soit en combinant ces deux procédés. Selon la présente invention, la traduction est faite avant l'entrée dans le premier étage d'éléments de commutation : un noeud de commutation selon l'invention comporte un premier étage qui sélectionne, des étiquettes prédéterminées, une étiquette identifiant un sous-groupe régulier de sorties du noeud, comprenant éventuellement une seule sortie, selon un algorithme qui est fonction du rang de l'entrée recevant la cellule considérée, et préférentiellement qui est fonction en outre de l'instant où cette cellule est reçue.
    L'exemple de réalisation d'un noeud ND, qui est représenté sur la figure 1, comporte :
    • un réseau des connexions SN, ayant N' sorties OP1, ..., OPN' qui constituent les sorties du noeud ND, et ayant N entrées IP1,..., IPj, ..., IPN;
    • N circuits de traduction T1,..., TN, ayant chacun une entrée et une sortie, et qui sont intercalés respectivement entre les entrées I1,...,IN du noeud ND et les entrées IP1,...,IPN du réseau de connexion SN.
    Dans ce qui suit, on utilisera indifféremment la notion de groupe de sorties du réseau de commutation SN, et la notion de groupe de liaisons de sortie du noeud ND. Par définition d'un groupe, toute cellule qui est destinée à l'un des groupes de liaisons LG1, ..., LGk peut être émise sur n'importe laquelle des sorties OP1, ..., OPN reliées à l'une des liaisons de ce groupe.
    Les étiquettes d'acheminement interne, pour chaque groupe de sorties, sont prédéterminées en fonction de la composition de ce groupe et en fonction des capacités d'acheminement du réseau SN :
    • acheminement monotrajet vers une sortie unique;
    • acheminement monotrajet vers une grappe de sorties ayant des adresses consécutives;
    • ou acheminement multitrajet vers un sous-groupe régulier comportant plusieurs sorties.
    La figure 1 représente à titre d'exemple un groupe irrégulier LG1 comprenant huit sorties et qui est décomposable en quatre sous-groupes réguliers :
    • SG1 comportant quatre sorties dont les adresses sont consécutives;
    • SG2 comportant deux sorties dont les adresses sont consécutives;
    • SG3 comportant une seule sortie;
    • et SG4 comportant une seule sortie.
    Cette décomposition du groupe LG1 convient bien pour un réseau de commutation ayant la capacité d'acheminement vers un sous-groupe de sorties ayant des adresses liées par une relation mathématique, ou ayant seulement la capacité d'acheminement vers un sous-groupe de sorties ayant des adresses consécutives, mais ne convient pas si le réseau SN n'a que la capacité d'acheminement monotrajet, c'est-à-dire vers une seule sortie. Dans un tel cas, le groupe LG1 doit être décomposé en sous-groupes réguliers constitués chacun d'une seule sortie.
    Les figures 2, 3, 4, 5, 6 illustrent quatre exemples de distribution d'une cellule vers une sortie d'un groupe irrégulier de sorties, selon les capacités du réseau de commutation SN. Le premier étage du noeud ND, constitué des dispositifs de traduction, n'est pas représenté. Il fournit, pour chaque cellule, des données d'acheminement interne différentes dans les quatre cas représentés.
    Sur ces figures, le réseau de connexion SN est référencé SN1, SN2, SN3, SN4, car il n'a pas les mêmes capacités. Dans les exemples représentés sur les figures 2, 3, 5, 6, il comporte trois étages S1, S2, S3 présentant une topologie régulière. Seul l'exemple représenté sur la figure 4 comporte un étage supplémentaire S4 permettant la distribution aléatoire de cellules sur une grappe de sorties.
    L'étage S1 est constitué de 8 plans d'entrée PI1 à PI8 comportant chacun 8 commutateurs élémentaires S11, ..., S18. Les étages S2 et S3 sont situés sur huit plans de sorties PO1, ..., PO8 qui portent chacun 16 commutateurs élémentaires, à savoir 8 commutateurs élémentaires S21, ..., S28 pour l'étage S2, et 8 commutateurs élémentaires S31, ..., S38 pour l'étage S3. Chaque commutateur élémentaire possède 32 entrées et 32 sorties. Les 32 sorties de chaque commutateur élémentaire des étages S1 et S2 sont organisées en 8 groupes OL1, ..., OL8 de quatre sorties, chaque groupe étant connecté à un faisceau de quatre liaisons internes au réseau de connexion.
    De même, les 32 entrées de chaque commutateur élémentaire des étages S2 et S3 sont organisées en huit groupes de quatre entrées.
    Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le noeud comporte un réseau de connection SN1 qui a seulement la possibilité d'acheminement monotrajet. Une cellule est acheminé selon un chemin qui est entièrement déterminé dès lors qu'une étiquette d'acheminement interne est associée à cette cellule. La sortie destinataire est donc déterminée elle-aussi, au même instant. Dans un tel cas, un groupe de sorties, régulier ou irrégulier, est décomposé à l'entrée du noeud en sous-groupes ne comportant qu'une seule sortie. Le dispositif de traduction sélectionne une étiquette parmi des étiquettes constituées respectivement par les adresses des sorties constituant ce groupe.
    L'étiquette d'acheminement interne constitué d'une adresse de sortie, OPA, comporte alors plusieurs ensembles de bits, chaque ensemble identifiant une sortie d'un commutateur élémentaire par lequel doit transiter la cellule. Ainsi, pour ce réseau de connexion SN1 à trois étages, une adresse OPA d'une sortie du réseau de connexion SN, est constituée de trois ensembles de bits.
    La figure 2 montre en traits forts la transmission d'une cellule de l'entrée IP1 du réseau SN à une sortie unique OP2048 du réseau SN1. Un premier ensemble de bits de l'étiquette comporte trois bits identifiant l'une des huit sorties OL1, ..., OL8 du commutateur S11 du plan PI1 du premier étage. Un deuxième ensemble comportant trois bits idendifie l'une des huit sorties OL1, ..., OL8 du commutateur élémentaire S21 du plan PO8. Un troisième ensemble comportant cinq bits identifie l'une des 32 sorties OP2017,..., OP2048 du commutateur élémentaire S38 du plan PO8. L'adresse de sortie OPA comporte donc 11 bits au total, qui permettent de définir un acheminement vers l'une des 2048 sorties du réseau de connexion SN1. Dans l'exemple représenté, l'adresse de sortie OPA est 111, 111, 11111, pour acheminer une cellule par : la sortie OL8 du commutateur élémentaire S11 de l'étage S1; puis la sortie OL8 du commutateur élémentaire S21 dans l'étage S2, du plan PO8; et enfin la 32ième sortie du commutateur S38 de l'étage S3 dans le plan PO8; cette sortie constituant la sortie OP2048 du réseau SN.
    Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le noeud comporte un réseau de connexion SN2 ayant la capacité d'acheminement monotrajet, augmentée de la capacité de distribution sur une grappe de sorties. Dans ce cas, un groupe de sorties est décomposé en sous-groupes réguliers qui sont tous des grappes, pour pouvoir profiter des capacités du réseau SN2. Une grappe peut éventuellement ne comporter qu'une seule sortie. Le circuit de traduction traduit l'identité de circuit virtuel ou de faisceau virtuel en une adresse de grappe de sorties, OPCA.
    Par rapport à l'exemple précédent, cet exemple de réalisation SN2 comprend un étage supplémentaire S4 qui comprend, dans chaque plan de commutation PO1, ..., PO8, des éléments de commutation, S41, ..., S48, de type connu, pour faire une sélection aléatoire à l'intérieur de cette grappe. Dans cet exemple les caractéristiques des éléments de commutation S41, ..., S48 limitent à 32 le nombre de sorties par grappe. Les éléments de commutation S41, ..., S48 peuvent être constitués, par exemple, d'une file d'attente commune à 32 sorties et d'un serveur de sortie qui lit successivement les cellules en attente dans la file et les distribue aléatoirement sur 32 sorties.
    Par exemple, l'étiquette OPCA permet aux commutateurs S11, S21, S31 d'acheminer une cellule selon un chemin unique jusqu'à une sortie unique de l'élément de commutation S31 du plan PO8. Puis l'élément de commutation S48 du plan PO8 réalise la sélection aléatoire d'une sortie parmi les seize sorties OP1800, .., OP1815, constituant la grappe désignée par OPCA.
    Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le noeud comporte un réseau SN3, ayant la possiblité d'acheminement multitrajet vers un groupe de sortie régulier, pas forcément constitué de sorties ayant des adresses consécutives. Un même groupe régulier peut comporter un nombre de sorties qui peut aller jusqu'au nombre total (2048) de sorties du noeud SN3. Chaque groupe irrégulier peut donc être décomposé en plusieurs sous-groupes réguliers, sans limitation du nombre de sorties dans chaque sous-groupe.
    Dans l'exemple représenté, le circuit de traduction traduit un identificateur de circuit virtuel et de faisceau virtuel en une étiquette constituée d'une adresse de sous-groupe régulier, OPSGA, sélectionnée parmi deux étiquettes, car ce groupe irrégulier est décomposable en 2 sous-groupes réguliers, SGA et SGB. Ces sous-groupes ne sont pas des grappes car les sorties n'ont pas des adresses consécutives.
    Par exemple, si le circuit de traduction a sélectionné le sous-groupe SGB pour la cellule considéré. L'étiquette OPSA désigne SGB et permet aux commutateurs élémentaires S21, et S31, ..., S38 du plan PO8 de sélectionner aléatoirement une sortie parmi toutes les sorties du sous-groupe SGB.
    Par exemple, dans le sous-groupe régulier SGA, les adresses sont de la forme 1761 + K*32, et dans le sous-groupe régulier SGB les adresses sont de la forme 1792 + k*32, où k=1, ..., 8. Dans l'exemple représenté, la sélection aléatoire dans les commutateurs élémentaires S21 et S31, ..., S38 de PO8 transfére la cellule vers la sortie OP1824 du sous-groupe SGB. Les autres chemins menant aux sorties non sélectionnées du groupe sont représentées en pointillés forts.
    Le noeud selon l'invention est compatible avec la diffusion d'une cellule vers plusieurs destinations constituées éventuellement de groupes irréguliers de sorties. Pour permettre une diffusion, chaque circuit de traduction sélectionne une étiquette d'auto-acheminement interne qui est constituée par l'identité d'un arbre de diffusion permettant d'acheminer, pour chaque destination, un exemplaire de cette cellule vers un sous-groupe régulier du groupe irrégulier constituant cette destination. Mais le cas où la destination est une sortie unique et le cas où la destination est un seul groupe de sorties régulier, sont des cas particuliers qui se déduisent facilement du cas général où les destinations sont constituées de plusieurs groupes irréguliers. Pour permettre une diffusion, au moins un élément de commutation du réseau de commutation doit être capable de diffuser une cellule selon l'arbre de diffusion identifié par l'étiquette d'auto-acheminement interne. Un tel élément de commutation identifie au moins une sortie parmi les sorties de cet élément, en fonction de l'arbre de diffusion identifié par l'étiquette d'acheminement interne associée à la cellule; et il émet un exemplaire de cette cellule sur chacune des sorties ainsi identifiées.
    Les figures 5 et 6 représentent le même schéma synoptique que la figure 2, mais les éléments de commutation sont tous capables de réaliser un acheminement avec diffusion. Les figures 5 et 6 illustrent son fonctionnement dans le cas de la diffusion d'une cellule vers trois destinations qui sont trois groupes de sorties LG1, LG2, LG3. Sur chacune de ces figures un arbre de diffusion est représenté en traits forts.
    Dans l'exemple représenté sur la figure 5, une cellule est appliquée à l'entrée IP1 avec une étiquette d'acheminement interne constituée par l'identité A1 d'un arbre de diffusion permettant d'acheminer : un premier exemplaire de cette cellule vers un sous-groupe régulier SG1a du groupe de sorties irrégulier LG1, un deuxième exemplaire de cette cellule vers le sous-groupe régulier SG2c du groupe irrégulier LG2, et un troisième exemplaire de cette cellule vers un sous-groupe régulier SG3b du groupe irrégulier LG3. La création des trois exemplaires de la cellule est réalisée dans l'élément de commutation S11 du plan PI1 du premier étage de commutation S1. Ces trois exemplaires sont émis sur trois sorties de cet élément de commutation S11 permettant d'accéder respectivement aux sous-groupes SG1a, SG2c, SG3b.
    Le premier exemplaire transite par les éléments de commutation S21 et S31 du plan PO1. L'élément de commutation S31 réalise une distribution à l'intérieur du sous-groupe SG1a. Il choisit donc aléatoirement une sortie parmi les sorties du sous-groupe SG1a et réémet le premier exemplaire sur cette sortie. Les autres possibilités de sélection par l'élément de commutation S31 sont représentés en pointillés sur la figure. Une sortie est sélectionnée à l'intérieur du sous-groupe SG2c, et une sortie est sélectionnée à l'intérieur du sous-groupe SG3b, de manière analogue par des éléments de commutation qui ne sont pas représentés sur la figure.
    La figure 6 illustre le fonctionnement du même noeud lorsqu'une cellule est appliquée à la même entrée I1 avec une étiquette d'acheminement interne constituée par l'identité A2 d'un autre arbre de diffusion permettant d'acheminer trois exemplaires de cette cellule respectivement vers un sous-groupe régulier SG1c du groupe irrégulier LG1, un sous-groupe régulier SG2b du groupe irrégulier LG2, et un sous-groupe régulier SG3c du groupe irrégulier LG3. Dans cet exemple, les trois exemplaires de la cellule sont créés encore dans l'élément de commutation S11 du plan PI1 mais ils suivent des chemins différents par rapport à l'exemple précédent. Le premier exemplaire est émis sur une sortie du sous-groupe régulier SG1c qui est choisi aléatoirement par le commutateur S38 du plan PO1. Le deuxième exemplaire est émis sur une sortie parmi les sorties du sous-groupe régulier SG2b par un élément de commutation qui n'est pas représenté. Le troisième exemplaire est émis sur une sortie choisie aléatoirement, par l'élément de commutation S38 du plan P08, parmi les sorties du sous-groupe régulier SG3c.
    Le nombre d'arbres de diffusion A1, A2, ... qui sont prédéterminés pour diffuser une cellule de l'entrée IP1 vers les trois groupes LG1, LG2, LG3, est égal au nombre de combinaisons de trois sous-groupes, réalisables en prenant un sous-groupe de chacun des groupes LG1, LG2, LG3. Pour chaque entrée, et pour chaque combinaison de destinations, il y a un ensemble d'arbres de diffusion qui sont prédéterminés en fonction de l'architecture du réseau de commutation SN4 qui est utilisé.
    Un réseau de commutation ayant la capacité d'auto-acheminement multitrajet avec acheminement de groupe et diffusion est décrit par exemple dans la demande de brevet européen n° 91-101915.5
    Les figures 7 et 8 représentent respectivement deux exemples de circuit de traduction, Tj et Tj', pour déterminer une étiquette d'acheminement interne. Ces deux exemples comportent des tables stockées dans des mémoires, mais il est possible aussi de déterminer une valeur au moyen d'un calcul réalisé pour chaque cellule reçue par le réseau de commutation. D'autre part, ces deux exemples concernent plus particulièrement le cas où :
    • l'étiquette d'acheminement interne associée à une cellule est sélectionnée parmi des étiquettes qui identifient un sous-groupe régulier constitué d'une seule sortie, ces étiquettes sont donc constitués par l'adresse d'une sortie;
    • la cellule a une seule destination;
    • et toutes les sorties ont la même bande passante.
    Le dispositif Tj représenté sur la figure 7 fonctionne en deux étapes :
    • déterminer une identité LGi d'un groupe de sorties en fonction des identités VCI-VPI, en lisant la valeur LGi à l'adresse VCI-VPI dans une mémoire M1, qui est identique pour tous les circuits de traduction T1, ..., TN;
    • lire l'adresse OPA d'une sortie appartenant au groupe LGi, dans une mémoire M2j, correspondant à l'entrée Ij du noeud.
    La mémoire M2j est adressée à la fois par la valeur LGi et par une valeur t fournie par une horloge H1. L'horloge H1 fournit une suite de valeurs, à un rythme correspondant au rythme de réception des cellules sur chaque entrée I1...IN, et avec un modulo T qui égal, par exemple, à 128 fois la durée d'une cellule. La mémoire M2j comporte T colonnes correspondant aux valeurs t = 0 à T-1. Chaque colonne comporte autant de lignes qu'il y a de groupes de sorties : LG1, ..., LGk. Un multiplexeur MX1 recueille la valeur OPA fournie par l'ensemble des colonnes. Cette valeur OPA constitue l'étiquette d'acheminement interne OPA qui est fournie à l'entrée IPj du réseau SN, en même temps que la cellule considérée.
    La figure 8 représente un second exemple Tj' de dispositif de traduction pour déterminer une étiquette d'acheminement interne, sans détermination explicite de l'adresse LGi du groupe de sorties destinataire de la cellule considérée. Il ne comporte plus de mémoires M1 de détermination de l'adresse LGi, mais il comporte une mémoire M3j adressée simultanément par la valeur des identités VCI-VPI et par la valeur t fournie par une horloge H2 analogue à l'horloge H1 décrite précédemment. La mémoire M3j comporte T colonnes correspondant aux valeurs t= 0 à T-1. Chaque colonne comporte autant de lignes qu'il y a de valeurs VCI-VPI utilisables pour les groupes LG1, ..., LGk. Un multiplexeur MX2 recueille la valeur OPA fournie par l'ensemble des colonnes de la mémoire M3j. Cette valeur OPA constitue la valeur de l'étiquette d'acheminement interne, OPA, qui est fournie à l'entrée IPj du réseau de connexion SN.
    Considérons maintenant des exemples d'algorithmes utilisables pour choisir les adresses de sortie OPA de façon à réaliser une décorrélation temporelle et une décorrélation spatiale.
    Le tableau ci-dessous représente le contenu des différentes mémoires M21, ..., M2N, ou M31, ..., M3N, en se limitant à une seule ligne correspondant à un groupe donné qui ne comporte que trois sorties : L1, L2, L3; le modulo T de l'horloge est égal à 128 fois la durée d'une cellule; et le nombre N d'entrées du réseau de connexion SN est égale à 16.
    Figure 00210001
    Dans cet exemple, le nombre de sorties, 3, étant inférieur au nombre d'entrées, 16, plusieurs entrées sont associées à une même sortie à un instant donné. Par exemple, à l'instant t=5, les cellules arrivant sur l'entrée de rang j=1, sur l'entrée de rang j=4, et sur l'entrée j=16 sont acheminées vers une même sortie L3. D'autre part, comme le nombre de sorties dans le groupe LGi n'est pas un sous-multiple de 128, les sorties n'apparaissent pas toutes avec le même nombre de fois dans ce tableau. Autrement dit, la répartition des cellules n'est pas absolument régulière entre les trois sorties. Cependant les différences restent minimes puisque chaque sortie n'apparaít qu'une fois de plus, au pire, que les autres sorties, pour l'ensemble de ce tableau.
    Dans cet exemple d'algorithme de sélection, les identités des sorties L1, L2, L3 sont réparties, aussi régulièrement que possible, dans le tableau en incrémentant l'indice i de la sortie Li pour chaque incrémentation d'une unité de temps, en remplissant les lignes successivement. Comme le modulo T n'est pas un multiple du nombre, 3, des sorties constituant le groupe, il y a un décalage des identités de sortie pour chaque incrémentation d'une unité du rang j de l'entrée Ij ayant reçue la cellule considérée. Ce décalage en fonction de l'instant de réception d'une cellule et en fonction du rang ayant reçue cette cellule, suffit à assurer une décorrélation temporelle et une décorrélation spatiale des cellules.
    Le tableau suivant représente le contenu d'une seule ligne des mémoires M21, ..., M2N ou M31, ..., M3N, en se limitant à un groupe donné, qui comporte 259 sorties : L1, ..., L259. Le modulo T de l'horloge est égale à 128 fois la durée d'une cellule.
    Figure 00220001
    Dans cet exemple d'algorithme de sélection, les identités des sorties sont réparties régulièrement sur les lignes successivement pour j=1 à 16, en incrémentant l'indice i de la sortie Li d'une unité pour chaque unité de temps supplémentaire, modulo 259 qui est le nombre de sorties constituant le groupe. Comme le nombre de sorties n'est pas un multiple de T, les sorties correspondant à j = 1 à 16 pour t fixé sont différentes les unes des autres. Il y a donc bien décorrélation spatiale et décorrélation temporelle.
    Le nombre de sorties que comporte le groupe est supérieur au nombre d'unités de temps comptées par l'horloge, par conséquent au cours des T périodes d'horloge certaines sorties appartenant au groupe ne sont jamais utilisées pour des cellules arrivant sur une entrée ayant une valeur de rang j donné. Par exemple, les sorties L129, L130, L259 ne sont jamais utilisées pour faire sortir des cellules reçues sur l'entrée de rang j = 1. Par contre, ces sorties sont utilisées pour faire sortir des cellules reçues par l'entrée de rang j = 2 et des cellules reçues par l'entrée de rang j = 3.
    Un autre exemple d'algorithme pour sélectionner les identités des sorties du groupe L1, ..., L259, peut consister à les répartir régulièrement colonne par colonne pour t=0 à t=127, en incrémentant l'indice i de la sortie Li d'une unité lors de l'incrémentation d'une unité du rang j de l'entrée, modulo le nombre N = 16 des entrées. Le tableau suivant donne le contenu des lignes des mémoires M21, ..., M2N correspondant au groupe L1, ..., L259, lorsque cet exemple d'algorithme est utilisé.
    Figure 00230001
    Les exemples d'algorithme de sélection de sortie décrits ci-dessus incrémentent l'adresse de sortie d'une unité pour chaque unité de temps écoulé et pour chaque unité du rang de l'entrée considérée. Selon une variante de mise en oeuvre, la variable temporelle t peut être remplacée par un nombre aléatoire quelconque changeant dynamiquement en assurant que les différentes valeurs de ce nombre aléatoire ont la même probabilité statistique.
    Considérons le cas où l'étiquette d'acheminement interne est sélectionnée parmi des étiquettes prédéterminées dont certaines identifient un sous-groupe régulier comportant plusieurs sorties, ayant des adresses consécutives ou non. Les dispositifs de traduction représentés sur les figures 7 et 8 sont identiques, seule change la signification du contenu des mémoires M2j et M3j. L'adresse d'une sortie unique, OPA, est remplacée par une adresse commune à plusieurs sorties. Cette adresse est notée OPCA si ces sorties ont des adresses consécutives, et OPSGA si ce sont des adresses liées par une autre relation mathématique. Dans le cas où le réseau de commutation permet une diffusion, une identité d'arbre de diffusion peut être stockée à la place d'une adresse de sortie OPA.
    Dans le cas où les sous-groupes de sorties n'ont pas une même bande passante, il est nécessaire de les sélectionner avec une pondération. Cette pondération peut consister à stocker en mémoire une liste d'adresses de sortie, ou d'adresses de sous-groupes, ou d'identités d'arbre, dans laquelle certaines d'entre elles sont dupliquées plusieurs fois pour multiplier leurs chances d'être sélectionnée. Celles qui ont la bande passante minimale ne figurent qu'une fois dans la liste. Celles qui ont une bande passante égale à deux fois la bande passante minimale figurent deux fois dans la liste, etc...

    Claims (8)

    1. Noeud de commutation asynchrone distribuant dynamiquement des cellules vers des sorties constituant un groupe dit irrégulier, les adresses des sorties d'un groupe irrégulier n'étant pas liées par une relation mathématique; comportant :
      un étage d'entrée (T1, ..., TN) recevant des cellules sur une pluralité d'entrées (I1, ..., IN) et recevant pour chaque cellule une information d'acheminement externe (VPI-VCI), ce premier étage associant à chaque cellule une étiquette d'acheminement interne (OPA; OPCA; OPSGA) qui est fonction de l'information d'acheminement externe (VPI-VCI);
      et plusieurs étages de commutation (SN), chaque étage comportant au moins un élément de commutation; chaque élément de commutation comportant des moyens pour transférer une cellule reçue sur l'une de ses entrées vers au moins une de ses sorties, en fonction de l'étiquette d'acheminement interne (OPA; OPCA; OPSGA) associée à cette cellule;
      caractérisé en ce que l'étage d'entrée (T1,..., TN) comporte des moyens (M2j, M3j) pour sélectionner, pour chaque cellule destinée à un groupe irrégulier de sorties, une étiquette d'acheminement (OPA; OPCA; OPSGA) parmi des étiquettes d'acheminement internes prédéterminées identifiant respectivement des sous-groupes de sorties dit réguliers, dont la réunion constitue ce groupe irrégulier, chaque sous-groupe régulier comportant une sortie unique ou une pluralité de sorties dont les adresses sont liées par une relation mathématique;
      et en ce les moyens (M2j, M3j) pour sélectionner une étiquette la sélectionnent selon un algorithme qui est fonction du rang (j) de l'entrée (Ij) recevant ladite cellule.
    2. Noeud selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agorithme est fonction en outre du temps.
    3. Noeud selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'algorithme est fonction d'une variable constituée de la somme de ladite valeur de rang (j) et d'un temps (t) incrémenté par unités de temps égales à la durée d'une cellule.
    4. Noeud selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'algorithme est fonction en outre de la bande passante de chaque groupe régulier constituant le groupe considéré.
    5. Noeud selon l'une des revendications 1 à 4, comportant des étages de commutation ayant la possibilité d'acheminement monotrajet, caractérisé en ce que chacune des étiquettes d'acheminement prédéterminées (OPA) identifie une seule sortie.
    6. Noeud selon l'une des revendications 1 à 4, comportant des étages de commutation ayant la capacité d'acheminement monotrajet, et comportant en outre, en aval, un étage supplémentaire (S4) ayant la capacité de distribuer de manière aléatoire des cellules dans un groupe de sorties régulier appelé grappe, chaque grappe étant constituée de sorties dont les adresses ont des valeurs consécutives;
      caractérisé en ce qu'au moins une des étiquettes d'acheminement interne prédéterminées (OPCA) identifie une grappe de sorties.
    7. Noeud selon l'une des revendications 1 à 4, comportant au moins un élément de commutation (S21,...) capable d'acheminement multitrajet, c'est-à-dire comportant :
      des moyens pour identifier un groupe de sorties, appellé groupe d'acheminement, parmi les sorties de cet élément, permettant d'accéder à l'une des sorties d'un sous-groupe régulier identifié par une étiquette d'acheminement interne (OPSGA);
      des moyens pour sélectionner une sortie parmi le groupe de sorties identifié;
      caractérisé en ce qu'au moins une des étiquettes d'acheminement prédéterminées (OPSGA) identifie un sous-groupe régulier comportant plusieurs sorties.
    8. Noeud selon l'une des revendications 1 à 4, pour diffuser plusieurs exemplaires d'une cellule respectivement vers plusieurs destinations pouvant être chacune un groupe irrégulier, comportant au moins un élément de commutation capable de diffuser une cellule selon un arbre de diffusion prédéterminé, cet élément comportant :
      des moyens pour identifier plusieurs groupes de sorties de cet élément, appelés groupe d'acheminement, en fonction d'un numéro d'arbre de diffusion situé dans l'étiquette d'acheminement interne de cette cellule;
      des moyens pour sélectionner au moins une sortie quelconque parmi les sorties de chaque groupe d'acheminement ainsi identifié;
      des moyens pour émettre un exemplaire de cette cellule sur chacune des sorties ainsi identifiées;
      caractérisé en ce qu'au moins une des étiquettes d'acheminement prédéterminées identifie un arbre de diffusion permettant d'acheminer un exemplaire d'une cellule vers un sous-groupe régulier (SG1a; SG2c; SG3b) de chacun des groupes irréguliers (LG1, LG2, LG3) constituant les destinations de cette cellule.
    EP94400660A 1993-03-31 1994-03-28 Noeud de commutation asynchrone distribuant dynamiquement des cellules vers des sorties constituant un groupe dit irrégulier Expired - Lifetime EP0618705B1 (fr)

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